doi.org/10.1038/s41467-024-50778-z
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#Manto
Pesquisadores introduziram o parâmetro “fugacidade potencial de oxigênio? para rastrear a evolução do manto e da atmosfera da Terra, mostrando que o resfriamento do manto, em vez de mudanças intrínsecas de fO2, influenciou os níveis de oxigênio atmosférico.
A fugacidade de oxigênio (fO2) do manto determina como os voláteis se comportam e se movem dentro dele, afetando o tipo e a quantidade de voláteis emitidos durante atividades magmáticas originadas do manto. Isso, por sua vez, regula a composição da atmosfera.
Pesquisadores do Instituto de Oceanologia da Academia Chinesa de Ciências (IOCAS), juntamente com seus colaboradores, propuseram recentemente um novo parâmetro, “fugacidade potencial de oxigênio”, para comparar diretamente as características de fO2 de derretimentos formados em diferentes profundidades.
A pesquisa atual sobre a fO2 do manto se concentra principalmente no estudo da fO2 de derretimentos derivados do manto. No entanto, devido à crescente estabilidade do Fe3+ na granada com a pressão, a fO2 do manto diminui com a profundidade se a composição do manto permanecer inalterada. Portanto, as diferenças de fO2 em derretimentos originários de diferentes profundidades podem refletir variações na profundidade da origem do magma, que é fortemente dependente da temperatura do manto, em vez de diferenças inerentes na fO2 do manto (razão Fe3+/”Fe).
Definindo a fugacidade potencial do oxigênio:
O parâmetro proposto pelos pesquisadores é análogo à definição clássica de “temperatura potencial” e representa o fO2 do manto a 1 GPa com uma suposição de nenhuma fusão durante a descompressão.
O uso do parâmetro “fugacidade potencial do oxigênio” permite a comparação direta dos estados redox de fontes do manto de diferentes profundidades, restringindo assim a evolução do estado redox do manto.
“Decifrar a evolução do estado redox do manto desde o Hadeano é crucial para entender questões científicas importantes, como o ciclo profundo do carbono, a evolução da composição atmosférica e as origens da vida”, disse o Dr. Fangyi Zhang, primeiro autor do estudo e também pesquisador do IOCAS.
Resultados do estudo
fO2 do manto antigo e moderno:
Usando o parâmetro de “fugacidade potencial de oxigênio? que eles desenvolveram, os pesquisadores coletaram dados sobre basaltos normais derivados do manto ambiental e komatiitos e picritos derivados da pluma do manto globalmente desde 3,8 Ga para restringir a evolução do estado redox do manto e da história térmica.
Os resultados mostraram que o fO2 dos magmas arqueanos era significativamente menor do que o dos magmas pós-arqueanos. Enquanto isso, o fO2 dos magmas exibia uma forte correlação negativa com a temperatura potencial do manto e a pressão de fusão.
“Isso indica que a alta temperatura potencial do manto arqueano, causando fusão parcial profunda e extensa, pode ter resultado no fO2 mais baixo dos magmas arqueanos”, disse o Dr. Fangyi Zhang.
Após normalizar o fO2 de todos os magmas derivados do manto para a “fugacidade potencial de oxigênio”, Zhang e seus colegas descobriram que o fO2 das fontes do manto ambiente e da pluma do manto (manto inferior) permaneceu constante desde o Hadeano.
“As variações no fO2 dos magmas derivados do manto foram devidas a mudanças na profundidade e extensão da fusão”, disse o professor associado Vincenzo Stagno, coautor do estudo e pesquisador da Universidade Sapienza de Roma.
As mudanças no fO2 dos magmas derivados do manto afetaram a composição dos voláteis liberados e, portanto, influenciaram a composição da atmosfera. Estudos anteriores sugeriram que o aumento do fO2 do manto desde o Arqueano promoveu um aumento nos níveis de O2 atmosférico. No entanto, este estudo revela que o aumento do fO2 dos magmas derivados do manto foi, na verdade, impulsionado por um resfriamento de longo prazo do manto, o que resultou na diminuição da profundidade da fusão e, portanto, impactou a composição atmosférica.
Este estudo integra exclusivamente o estado térmico e o estado redox do manto, bem como a evolução da composição da atmosfera, fornecendo assim “uma nova perspectiva para entender a história da coevolução do sistema multiesfera da Terra”, disse o Prof. SUN Weidong, autor correspondente do estudo.
Publicado em 11/09/2024 20h15
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